无尘车间静电的危害与静电控制分析

2022-08-25 10:50:00

无尘车间静电危害及静电控制分析

常规半导体.平面液晶显示器.以光电子和生物医学为例:

一.无尘车间和静电

1.无尘车间

半导体.平面液晶显示器.光电子和生物医学都需要一个干净的生产车间。通常,无尘车间是指空间空气悬浮颗粒浓度控制在规定范围内的房间或有限空间。粉尘颗粒的粒径越小,粒径越小,清洁度越高。

2.无尘车间的静电

由于无尘车间的(常规)

①大量高绝缘介质装饰材料.地面.墙.门.顶棚.隔断.工作台.椅子等,这些材料摩擦容易起电带电,不易泄漏释放。

地面500V~1000V,5000V~1500V,瓷砖地面也有500块V~1500V,塑料墙纸700V,塑料顶棚OV~1000V,5000金属活动皮椅面V~3000V。

②人们穿干净的工作服.鞋.行走或工作时,与不同物质、设备、设备摩擦产生静电,人人都会产生静电,.衣服.鞋子会带电。

人穿尼龙衣.塑料胶底鞋在干净的地板上慢慢行走,人身上有7万V~8000V静电压。在乙烯基地板上行走可带1200V(10%~20%RH).250V(65%~90%RH)静电压,在地毯上行走可带3.5万V(10%~20%RH).1500V(65%~90%RH),晶片装配线工人可穿10件工作服KV。

③空调气流通过初效过滤器.中效过滤器.高效过滤器,无尘出口气流为静电。铝板出风口.回风口约为500~1000V。

④大量的绝缘设备.设备和工具也是重要的静电源。晶片装配生产线:晶片装配盒35KV,有机玻璃盖8KV,石英制品1.5KV,晶片托盘6KV,丙烯酸脂盖20KV,台桌面10KV,塑料存贮柜30KV,玻璃纤维晶体载体盒滑动聚丙烯桌面10KV。

总之:无尘车间的洁净度要求越高,静电带电越严重。

二.无尘车间静电的危害

1.静电库仑力

在静电库仑力的作用下,吸附的粉尘.污垢导致部件泄漏或短路增加,性能受损,成品率和可靠性大大降低。如粉尘粒径>100μm,铝线宽度约100μm,氧化膜厚度为50μm当时,产品容易报废。现在线径更细,氧化膜很薄,粒径很小的灰尘颗粒会损坏部件,这种情况主要发生在腐蚀清洗中.光刻.在点焊和包装过程中。

2.静电放电

(1)部件的绝缘氧化膜被击穿,导线被烧断或线间熔断。如果人体带上10个。KV(100PF)静电荷,触摸器件脚时发生ESD,脉冲放电电流峰值可达200A(10~100s),不要说高密度,细线径,薄SiO2膜的Lsi.Vlsi,就是一般IC.MOS都会受损。

一般说器件绝缘栅SiO2膜的耐压场强E=(5-10)×106V/cm,如果器件SiO2膜厚度取1000,其装置输入脚施加50V-100V上述静电压将被击穿,人体静电超过50V.100V这很常见。

(2)引起噪音.发射电磁波干扰!

ESD引起EMI其电磁波前后峰较尖,信号较强,相当于电路中几伏的能量,频率跨越几伏MH2甚几百MH2的强噪声可能导致部件损坏,设备和传感器工作异常,甚至设备死机。

ESD引起的EMI它还会导致错误信号的输入或锁定现象。例如,在无尘室中,晶圆片将被放置。EMIF盒子放在钢手推车上,晶圆片ESD它将通过电感传递给手推车。如果车轮绝缘,则车轮绝缘。EMI晶圆片处理的扩散会导致晶圆处理机死机。

(3)电击人体

人体的ESD或对人体的ESD超过人体电击极限的电流5mA在上述情况下,人们会有各种各样的伤害感,作人员情绪不安,操作错误。

虽然无尘车间的半导体、平面显示器、光电子等无尘车间做了很多工作,但无尘车间的静电问题仍然影响着生产安全和产品生产,影响着制造成本和效率,影响着产品的质量和可靠性。据外国工业专家估计,美国每年静电造成的产品损失平均为8-33%,有人估计美国每年静电对电子工业的损失价值为100亿美元;20世纪80年代,日本分析了报废的电子产品ESD造成的损失占1/3。中国半导体.平面液晶显示.光电等都起步较晚,但静电危害也时有发生,成品率较低。银行和银行。.证券公司.机要数据库.监控中心、电力调度室等调度室等,ESD很容易起干扰,数据丢失,情况更严重。

三.无尘车间静电控制

1.静电控制的基本原则

(1)确定静电控制水平

(2)尽量减少静电荷的产生

(3)排放和中和加速静电荷消散,防止静电积累

(4)保护产品不受影响ESD的损坏

2.确定静电控制水平

(1)元器件.部件和设备静电敏感度分级

1级:易受0-19999V静电电压损坏

2级:2000-3999V静电电压损坏

3级:易受4000-59999V静电电压损坏

敏感静电压大于16万万V是的,不必采取防静电措施。

(2)静电保护工作区分级

A级:允许地静电电位不超过地静电电位±100V

B级:允许地静电电位不超过地静电电位±1000V

实际工程分静电位不超过100V.500V.1000V等对应元件.组件和设备静电敏感电压的3级。

3.尽量减少静电荷的产生

这是控制静电三步曲的步,在这种无尘工作环境中,的措施:

(1)尽量采用性质相似的设备,减少接触摩擦分离过程中产生的静电电荷;

(2)尽量使用导静电或静电耗散材料,减少接触摩擦分离过程中积累的静电荷;

(3)尽量采用减少接触摩擦分离而产生静电荷的生产工艺。

4.泄放与中和:

这是控制静电三步曲的第二步。微电子生产无尘室中常见的措施是接地,利用导电或耗散材料排放静电荷,以及离子消电器中和静电荷。

(1)接地

无尘车间应设置独立的静电接地系统(包括地面接地金属网支系统).生产线工作站接地支系统),使便所有室内设备的金属外壳.移动设备的金属支架.防静电设备等安全.有效地将静电荷排放到地球上。工作人员的带电通过手腕带接地,防静电鞋或脚跟带通过防静电地面向地面。.墙面.顶棚.隔断等是硬接地,设备外壳.移动设备(车.椅.货架等).工作台等属于软接地。

(2)离子化肖电器

无尘车间生产组装的部件.PCB,生产线.工作站总是不可避免地有一些不能接地的绝缘导体和绝缘介质材料(如大多数普通塑料)。在某些环境下,离子消电器通常用于局部消散这些物体上的静电荷,而更多的是通过空气离子来中和绝缘介质和孤立导体上的静电荷。

(3)导静电和静电耗散材料

导静电材料和静电耗散材料具有导静电性,也是很好的静电荷排放材料,比金属导体排放更安全,通常用作地板.墙面.工作台.周转容器.镊子.刷子等防静电设备。

5.防止ESD,保护产品:

这是控制静电的三步曲中的一步。在微电子生产的无尘室中,为了防止静电控制。ESD静电敏感元件或组件发生在静电敏感元件中.PCB一种方法是为组件和组件提供适当的接地或分路以上“消散”产品上品上的静电荷;另一种方法是用适当的包装方法和材料来处理静电敏感器件的包装和